微機(jī)原理課程一體化教學(xué)研究
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0引言
為適應(yīng)社會發(fā)展的需求，解決大學(xué)生就業(yè)難與企業(yè)所需技術(shù)技能型人才供給不足的問題，2014年教育部明確了高校改革方向，全國近600所地方本科高校向應(yīng)用技術(shù)、職業(yè)教育類型進(jìn)行轉(zhuǎn)變，我校也確立了向應(yīng)用型本科高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的辦學(xué)思想．對于應(yīng)用型本科人才而言，微機(jī)原理課程的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力．
1存在的問題
微機(jī)原理課程是電子信息工程、自動化、通信等工科專業(yè)一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在整個(gè)專業(yè)教學(xué)體系中起到承上啟下的作用［1］．然而實(shí)際的教學(xué)過程中，學(xué)生反映課程內(nèi)容比較抽象難以理解，學(xué)起來枯燥缺乏興趣，唯一感興趣的動手實(shí)踐環(huán)節(jié)，又由于實(shí)驗(yàn)形式單一、方法單調(diào)導(dǎo)致對課程的學(xué)習(xí)興趣大大降低［2］．
當(dāng)前，高等教育的根本問題是人才培養(yǎng)的質(zhì)量問題，單方面的強(qiáng)調(diào)課堂教學(xué)并不能從根本上提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量，基于能力培養(yǎng)的微機(jī)原理課程的教學(xué)研究著眼于三個(gè)課堂的有機(jī)結(jié)合，落腳點(diǎn)為課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課外科技實(shí)踐的有機(jī)融合。
2．1以現(xiàn)實(shí)需求為引導(dǎo)，講好第一堂課，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
作為層次化教學(xué)的第一階段，以現(xiàn)實(shí)需求及學(xué)生的興趣愛好引導(dǎo)學(xué)生，講好第一堂課，這個(gè)階段學(xué)生依據(jù)其興趣愛好加入學(xué)校的各種社團(tuán)，如我院的家電維修社、電子興趣班等，我院依托大學(xué)生科技創(chuàng)新活動興趣班每年都在新生入學(xué)軍訓(xùn)結(jié)束后，對新生進(jìn)行宣傳、組織報(bào)名、測試選拔興趣班學(xué)員，并利用業(yè)余時(shí)間對其進(jìn)行培訓(xùn)，目的就是培養(yǎng)興趣，增加動手實(shí)踐的機(jī)會，同時(shí)增加“行業(yè)背景”知識［4］．隨著人工智能、嵌入式的發(fā)展，智能化產(chǎn)品如雨后春筍般蜂擁而出，硬件在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的比重越來越高，特別是當(dāng)前智能穿戴設(shè)備的興起，如智能手表、智能手環(huán)等，在課堂講授的同時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊肟梢约ぐl(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和上課的積極性，以現(xiàn)實(shí)社會中的需求引導(dǎo)學(xué)生對本行業(yè)的前沿領(lǐng)域進(jìn)行了解，既增加了學(xué)生對行業(yè)知識儲備，也為其下一步的職業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)，在其求職應(yīng)聘過程中具備了更強(qiáng)的競爭力和針對性，這不僅有利于學(xué)生拓寬就業(yè)渠道，也可為社會輸送急需的復(fù)合型人才．
2．2多樣化的課堂教學(xué)方法
隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電路集成度越來越高，組成微機(jī)的各部件往往被集成在一塊芯片中，學(xué)生很難從直觀上獲得感性的認(rèn)識，還沒接觸就產(chǎn)生內(nèi)容抽象枯燥不易掌握的思想［5］，由于本課程內(nèi)容繁多，知識點(diǎn)零散，學(xué)生學(xué)起來有“只見樹木不見森林”，“知其然，而不知其所以然”的感覺，這就要求授課教師采用多樣化的教學(xué)方式來調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，打消其消極情緒．采用層次化、模塊化的教學(xué)方式可以將本課程在不同的教學(xué)階段以多種模式針對不同層級的學(xué)生進(jìn)行有針對性的指導(dǎo)，以期最大限度的理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識及動手實(shí)踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才［3］，一味的強(qiáng)調(diào)微機(jī)原理這門課程的教學(xué)質(zhì)量，并不能從根本上提高學(xué)生的實(shí)踐能力，而需要將微機(jī)原理課程融入到專業(yè)培養(yǎng)體系中去，對大學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)融合進(jìn)入分層次、模塊化的一體化實(shí)踐教學(xué)體系，微機(jī)原理層次化。提升教學(xué)質(zhì)量，需要不斷的更新教學(xué)觀念，以教學(xué)改革為動力，以社會需求和就業(yè)為導(dǎo)向，以“厚基礎(chǔ)+重應(yīng)用+強(qiáng)技能”實(shí)現(xiàn)教學(xué)理念的提升，以三個(gè)課堂相結(jié)合實(shí)現(xiàn)教學(xué)方式的提升，以科學(xué)研究和科技競賽實(shí)現(xiàn)教學(xué)水平的提升，以服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)、承擔(dān)企業(yè)的科技攻關(guān)項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生參與對產(chǎn)業(yè)核心競爭力具有引領(lǐng)作用的科技創(chuàng)新活動，有效地提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力．
(1)采用啟發(fā)式教學(xué)方法結(jié)合“黑板+多媒體”的教學(xué)手段．隨著科技的進(jìn)步，教學(xué)設(shè)備也越來越先進(jìn)，目前絕大多數(shù)高校教室都安裝有多媒體教學(xué)設(shè)施，教師也樂意采用融合有圖片、動畫、音視頻等多媒體方式進(jìn)行授課，使所講知識能更加輕易的被學(xué)生接受，但使用多媒體教學(xué)也暴露出了一些弊端，比如教師上課時(shí)過分依賴課件，學(xué)生注意力難以長時(shí)間集中，容易走神，且采用課件講課速度較快，學(xué)生的思路很難跟得上教師講課的思路，一旦思路跟不上，很容易放棄聽課．為此，我們在實(shí)際教學(xué)過程中，仍是以黑板為主，多媒體為輔，采用啟發(fā)式的教學(xué)方法循序漸進(jìn)的由淺入深、由易到難的進(jìn)行講述，并在此過程中，不斷的引出新的問題，引導(dǎo)學(xué)生順應(yīng)教師的授課思路不斷的思考、分析問題，同時(shí)對關(guān)鍵知識點(diǎn)、重點(diǎn)難點(diǎn)則以圖片、動畫的課件形式展現(xiàn)給同學(xué)們．比如，在講到存儲器與CPU的連接時(shí)，芯片之間的地址線、數(shù)據(jù)線和控制線的連接規(guī)則，需要老師根據(jù)自己的授課思路以黑板板書的形式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行講述，在結(jié)合例題進(jìn)行鞏固和加深知識點(diǎn)的講授時(shí)，以動畫等課件形式剖析存儲器與CPU的連接方式，易引起學(xué)生上課的注意力，同時(shí)給學(xué)生以思考的余地和記筆記的時(shí)間，保證上課的效率．
(2)基于微課和MOOC理念的教學(xué)模式，充分提煉每堂課的知識點(diǎn)．目前，高校微課、網(wǎng)絡(luò)MOOC的在線學(xué)習(xí)蓬勃發(fā)展，進(jìn)一步影響著高校課程的教學(xué)改革，基于MOOC理念的教學(xué)模式得到進(jìn)一步的探索．微課是指以視頻為載體，教師根據(jù)教學(xué)實(shí)踐要求，圍繞課程中的某個(gè)知識點(diǎn)開展的簡短而完整的教學(xué)的活動，其主要的學(xué)習(xí)形式是自主學(xué)習(xí)，體現(xiàn)以學(xué)生為本的教學(xué)思想，雖然時(shí)間短但知識點(diǎn)及內(nèi)容精煉，針對性強(qiáng)，學(xué)生學(xué)起來注意力更加集中，是一種非常重要的教學(xué)資源．MOOC(MassiveOpenOnlineCourses)，即大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程．基于微課和MOOC理念的教學(xué)模式將課程內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步的整合，形成一個(gè)個(gè)的經(jīng)典知識點(diǎn)或知識模塊，教師在講授這些知識點(diǎn)或知識模塊注重結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，如微機(jī)原理課程中，通過對某一個(gè)功能電路或典型的芯片的認(rèn)知學(xué)習(xí)，使學(xué)生更加清晰的了解在一個(gè)完整的系統(tǒng)構(gòu)建過程中各元件的具體選擇規(guī)律及功用，同時(shí)，整個(gè)知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)過程既符合一般的認(rèn)知規(guī)律，又具有更強(qiáng)的目的性與實(shí)用性．
2．3建立開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式
(1)逐步開放實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，改驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為引導(dǎo)性試驗(yàn)．在完成教學(xué)大綱的前提下，以理論驗(yàn)證為基礎(chǔ)，加大綜合性實(shí)驗(yàn)的比例．以能力培養(yǎng)為主線，構(gòu)建理論驗(yàn)證(基礎(chǔ)層)、系統(tǒng)綜合性實(shí)驗(yàn)(拓展層)、綜合設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)(提高層)三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系，利用電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心開展網(wǎng)上預(yù)約、開放實(shí)驗(yàn)室等多元化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，提高實(shí)驗(yàn)室及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率，更好的服務(wù)于學(xué)生，層次化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。
(2)引進(jìn)虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目．積極引入新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段和方法，構(gòu)建基于EDA技術(shù)的微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)體系，學(xué)生在QUARTUSII平臺上完成電路設(shè)計(jì)，然后下載到FPGA開發(fā)板上進(jìn)行驗(yàn)證，將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)與動手實(shí)踐相結(jié)合，增加了實(shí)驗(yàn)的拓展性和挑戰(zhàn)性，從而提高學(xué)生獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的能力．
(3)多樣化的評價(jià)考核方式．學(xué)生在提前完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的前提下，允許學(xué)生以自由組合的方式結(jié)合自己專業(yè)特點(diǎn)及興趣提出實(shí)驗(yàn)題目和實(shí)驗(yàn)方案，教師依據(jù)學(xué)生自身情況進(jìn)行指導(dǎo)，對實(shí)驗(yàn)的難度和存在的不足進(jìn)行有針對性的引導(dǎo)，對完成具備拓展性實(shí)驗(yàn)的學(xué)生可以實(shí)驗(yàn)考試免試或?qū)嶒?yàn)考試加分進(jìn)行激勵(lì)，提高其學(xué)習(xí)的積極性和主動性，達(dá)到讓學(xué)生自己去思考問題、通過實(shí)驗(yàn)尋求答案，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為課堂教學(xué)的有限延伸．在采用層次化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的同時(shí)，也要相應(yīng)的改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核的方法，采用層次化、多元化的考核方式有利于調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，教師的角色有主動轉(zhuǎn)為引導(dǎo)，層次化的實(shí)驗(yàn)考核分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)類考核(占總分值的50%)、綜合性實(shí)驗(yàn)類考核(占總分值的30%)、拓展設(shè)計(jì)類考核(占總分值的20%)三種，學(xué)生在只完成一定比例的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)類實(shí)驗(yàn)是達(dá)不到及格要求的，還必須進(jìn)行一部分綜合性實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際情況提出具有拓展性的實(shí)驗(yàn)題目，為真正提高學(xué)生實(shí)際動手能力和創(chuàng)新能力，對完成拓展設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)的學(xué)生給予高分、上傳至實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站上供大家借鑒和參考、或以論文的形式發(fā)表等多種獎(jiǎng)勵(lì)措施，層次化的考核方式能夠清晰客觀的考察學(xué)生動手能力水平［6］，避免傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)考核的一刀切的弊端，有效地刺激了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性．
2．4推動三個(gè)課堂的有機(jī)融合，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)創(chuàng)新能力
(1)以特色講座為載體，開闊學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維．
(2)以社團(tuán)活動、校園文化活動、社會實(shí)踐為基本點(diǎn)，活躍校園科技文化氛圍，鍛煉學(xué)生社會活動能力，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提升大學(xué)生的人文素質(zhì)．
(3)以學(xué)科競賽、創(chuàng)新性項(xiàng)目為平臺，激發(fā)大學(xué)生的創(chuàng)新潛能．同時(shí)積極開展校企合作項(xiàng)目，為學(xué)生提供一個(gè)既可以提高其實(shí)踐能力、又可以增加其對創(chuàng)業(yè)企業(yè)的感性認(rèn)識的平臺和機(jī)會．為充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，以全國電子設(shè)計(jì)大賽、機(jī)器人大賽等為契機(jī)，結(jié)合我校創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，廣泛開展科技創(chuàng)新活動．競賽不僅能夠綜合考察學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，而且通過與其他院校的比賽，還能夠開闊視野，了解行業(yè)最新進(jìn)展，把握行業(yè)發(fā)展方向，帶來新理念、新技術(shù)．從近幾年我校設(shè)立的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目取得的成果來看，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不僅提高了學(xué)生的實(shí)際動手能力，而且鍛煉了其團(tuán)隊(duì)合作能力，注重對學(xué)生基礎(chǔ)理論、基本技能和綜合實(shí)踐能力的考察，尤其注重的是在完成課題的過程中對學(xué)生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)．
3結(jié)束語
在微機(jī)原理的教學(xué)實(shí)踐過程中，采用分層次、模塊化、系統(tǒng)化的教學(xué)實(shí)踐體系，形成三個(gè)課堂的有機(jī)結(jié)合，不僅能夠激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，而且對學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)是一個(gè)有益的嘗試，培養(yǎng)和提高了學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力．隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)原理課程的教學(xué)改革還需要進(jìn)一步深化，以達(dá)到應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的目的．
作者：劉黎明 單位：商丘師范學(xué)院
